Сольова композиція для мінералізації знесоленої води (варіанти)

Реферат: Винахід належить до технології виробництва питної води і може бути використаний в харчовій промисловості, дієтології, медицині, техніці, сільському господарстві та інших галузях народного господарства. Сольова композиція за першим варіантом містить порошкоподібні сульфат магнію, сульфат цинку, йодид калію, сіль морську харчову і сульфат кальцію, за наступним співвідношенням вказаних компонентів, мас. %: сульфат магнію 49,16-68,0 сульфат кальцію 11,7-14,75 сульфат цинку 0,71-1,092 йодид калію 0,02-0,033 сіль морська харчова 19,48-34,96 Сольова композиція за другим варіантом виконана у вигляді водного розчину. Сольова композиція має властивості, що підвищують захисні функції організму людини, а застосування води, мінералізованої даною композицією, приводить до зниження імовірності захворювань, пов'язаних з порушенням обміну речовин. UA 114335 C2 (12) UA 114335 C2 UA 114335 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до технології виробництва питної води і може бути використаний в харчовій промисловості, дієтології, медицині, техніці, сільському господарстві та інших галузях народного господарства. Відомо, що як питну воду все населення нашої планети використовує прісні води. Вода, солоність якої не перевищує 1 г/л (0,1 %) називається прісною. Однак, запаси прісної води на Землі невеликі і є недостатніми для задоволення потреб у народному господарстві. У прагненні задовольнити потреби суспільства в прісній воді в багатьох країнах побудовані опріснюючі установки морської води та інших вод з високим вмістом солей. Очевидно, внаслідок високої їх солоності, вони є непридатними для потреб людини, тварин і рослин без додаткової обробки. Знесолену воду у великих кількостях виробляють і при доочищенні вод з підвищеною мінералізацією і забрудненістю, обумовлених діяльністю людини, тварин і процесами техногенних катастроф. Однак, знесолені води мають обмежене застосування в техніці, сільському господарстві та інших галузях народного господарства і практично не використовуються як питні, тобто в дієтології та харчовій промисловості у зв'язку з тим, що фізико-хімічні властивості їх не відповідають вимогам, що пред'являються до води питного призначення. У більшості країн світу солевміст в питній воді вважається оптимальним, якщо кількість солей в ній становить 200…500 мг/л. При цьому фізіологічно повноцінними вважаються води, які в своєму складі містять такі макро- і мікроелементи в певних кількостях: калій, натрій, магній, кальцій, йод, фтор. Присутність у питній воді багатьох інших мікро- і субмікроелементів, таких як мідь, цинк, залізо, хром, літій та інших, також вважається корисним і необхідним. В даний час набули поширення способи приготування штучно мінералізованих вод питного призначення (патент США №5786006, патент РФ № 2051125 та ін.), що передбачають мінералізацію знесоленої води необхідними для людини солями. Мінералізована вода, приготовлена з використанням сольових композицій, описаних у вищевказаних патентах, також не є фізіологічно повноцінною, але має лікувальний ефект і не може бути рекомендована для широкого кола споживачів. Відома сольова композиція для мінералізації демінералізованої води, описана в патенті України на винахід № 106540. До її складу входять наступні солі: сульфат магнію (MgSO4), хлорид кальцію (СаСl2), хлорид натрію (NaCl), сульфат калію (K2SO4), йодид калію (KJ), сульфат цинку (ZnSO4) і сульфат хрому (Сг2(SО4)3). За сукупністю ознак дана сольова композиція вибрана як прототип. Сольова композиція, описана в патенті України №106540, та композиція, що заявляється, мають такі спільні ознаки (компоненти): - сульфат магнію (MgSO4); - сульфат цинку (ZnSO4); - йодид калію (KJ); - сіль кальцію. Однак, сольова композиція за прототипом не забезпечує високий рівень захисних функцій організму людини, що призводить до збільшення імовірності захворювань, пов'язаних з порушенням обміну речовин. Це обумовлено якісним і кількісним складом сольової композиції за прототипом. В основу винаходу поставлено задачу створити сольову композицію для мінералізації знесоленої води, в якій шляхом введення до складу композиції солі морської харчової, заміни хлориду кальцію на сульфат кальцію, а також іншого масового співвідношення компонентів, забезпечити надання сольовій композиції властивостей, що підвищують рівень захисних функцій організму людини і зниження імовірності захворювань, пов'язаних з порушенням обміну речовин. Актуальність поставленої задачі підтверджується багаторічними спостереженнями і дослідженнями вчених, в результаті яких встановлено, що багато хвороб пов'язані з недостатнім вмістом в організмі людини певних макро- і мікроелементів (див., наприклад, джерела: Ноздрюхина, Л.Р. Микроэлементы и атеросклероз. / Л.Р. Ноздрюхина, Е.М. Нейко, И.П. Ванджура - М.: Наука, 1985; Скальный, А.В. Микроэлементы для вашего здоровья / А.В. Скальный - Издательский дом "ОНИКС 21 век", 2003. - 238 с.). Поставлена задача вирішена двома варіантами сольової композиції для мінералізації знесоленої води. 1 UA 114335 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 У першому варіанті поставлена задача вирішена сольовою композицією для мінералізації знесоленої води у вигляді суміші, що містить порошкоподібні сульфат магнію, сульфат цинку, йодид калію і сіль кальцію, тим, що, на відміну від прототипу, вона додатково містить сіль морську харчову, а як сіль кальцію містить сульфат кальцію, за наступним співвідношенням вказаних компонентів, мас. %: сульфат магнію 49,16-68,0 сульфат кальцію 11,7-14,75 сульфат цинку 0,71-1,092 йодид калію 0,02-0,033 сіль морська харчова 19,48-34,96. У другому варіанті поставлена задача вирішена сольовою композицією для мінералізації знесоленої води у вигляді водного розчину, що містить сульфат магнію, сульфат цинку, йодид калію і сіль кальцію, тим, що на відміну від прототипу за наступним співвідношенням вказаних компонентів, мг/л знесоленої води: сульфат магнію 90,0-240,0 сульфат кальцію 27,0-41,0 сульфат цинку 2,0-2,5 йодид калію 0,06-0,07 сіль морська харчова 64,0-68,0. Відмінністю сольової композиції, що заявляється, від відомих технічних рішень, прийнятих нами до уваги, і від прототипу, є наявність у ній морської солі, а також заміна хлориду кальцію на сульфат кальцію та кількісний вміст солей в композиції. Новим також є виконання сольової композиції у двох варіантах: I - у вигляді суміші, що містить зазначені вище солі у вигляді кристалічних порошків; II - у вигляді водних розчинів зазначених солей. У морській солі міститься значно більша кількість життєво важливих елементів і речовин в порівнянні з кількістю компонентів, що містяться у відомих сольових композиціях і в прототипі. Морська сіль у своєму складі, крім макроелементів, таких як натрій, калій, магній, кальцій, містить більше п'ятдесяти мікро- і субмікроелементів, серед яких мідь, залізо, цинк, марганець, селен, йод, кремній, хром, фтор і багато інших. Згідно з літературними даними (і на сайті "Вікіпедія") в морській солі містяться наступні + 2елементи і хімічні речовини, %: хлориди (Сl ) - 55,03; натрій (Na ) - 30,59; сульфати (SO4 ) 2+ 2+ + 7,68; магній (Mg ) - 3,68; кальцій (Са ) - 1,18; калій (К ) - 1,18; гідрокарбонати (НСО3 ) - 0,41; 32бром (Вr ) - 0,19; борати (ВО3 ) - 0,08; стронцій (Sr ) - 0,04; фтор (F ) - 0,006; решта - 0,004. Наявність в морській солі зазначених вище елементів обумовлює її корисні властивості для людини, тому, що є життєво необхідними для організму людини і присутні в організмі здорової людини в певних кількостях. Макроелементи магній, кальцій, калій і натрій є необхідними для нормального функціонування всіх систем організму і спільно беруть участь у регуляції осмотичного тиску і рН крові. Крім того, натрій потрібен для нормального функціонування нервово-м'язової системи. Магній і кальцій спільно контролюють роботу м'язів (і, зокрема, серця). Особлива роль у підвищенні рівня захисних функцій організму людини та зміцнення їх належить йоду, цинку і марганцю. Йод необхідний для утворення гормонів щитовидної залози і для функціонування макрофагів - особливих клітин (з числа лейкоцитів), які знищують різні патогенні мікроби, віруси, грибки і т.п., і, тим самим, підвищують опірність еритроцитів від пошкоджень патогенними мікроорганізмами. Цинк і марганець створюють несприятливі умови для проживання і розмноження паразитів і здійснюють антимікробну дію. Присутність в сольовій композиції таких речовин, як мідь і залізо, є також необхідною. Мідь - мікроелемент, тісно пов'язаний в обміні з цинком і залізом. Дефіцит міді негативно позначається на всмоктуванні заліза, кровотворенні, стані сполучної тканини, процесах відновлення в нервовій системі, функціях щитовидної залози. Залізо входить до складу дихальних ферментів (їх головну складову частину - гем, завдяки якому людина дихає). Якщо гема недостатньо, то організм дихає погано, хворіє і помирає. Недолік заліза викликає імунодефіцитні стани (недокрів'я, зміни в серцевому і скелетних м'язах і ряд інших відхилень у стані здоров'я). Кількісне значення кожного компонента в сольовій композиції, що заявляється, підібрано експериментально. При визначенні доцільності використання їх у такому якісному і кількісному 2 UA 114335 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 значеннях з точки зору профілактики захворювань і зміцнення здоров'я людини, враховані вимоги і рекомендації, викладені в нормативному документі - "Державні санітарні норми та правила. Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людини" (ДСанПіН 2.2.4171-10, Україна). Враховані були також рекомендації авторів наукових публікацій, що стосуються механізму взаємодії макро- і мікроелементів з організмом людини (див. перелічені вище книги Ноздрюхиной Л.Р., (1985), Скального А.В., (2003), а також книга Друзьяка Н. Г. "Как продлить быстротечную жизнь" СПб.: Издательство "Крылов", 2007-672 с). Систематичне вживання води з вказаним мінеральним складом знижує ризик різних захворювань, пов'язаних з порушеннями обміну речовин (мікроелементів). Якісний і кількісний склад сольової композиції у вигляді суміші, що містить порошкоподібні солі (варіант І) зазначений у таблиці 1, а композиції у вигляді водного розчину солей (варіант II) - у таблиці 2. Використовуючи заявлену сольову композицію для мінералізації знесоленої води, надається можливим виробництво цілої групи сульфатних вод питного призначення, прісних по солевмісту. Доцільно при організації промислового виробництва штучно мінералізованої питної води необхідний склад сольової композиції підбирати таким чином, щоб фізико-хімічні властивості водних розчинів, приготованих на її основі, були ідентичні (або максимально наближені) фізикохімічними властивостями питної води з природних джерел регіону, в якому передбачається реалізація готової продукції (що можна узгодити з фахівцями МОЗ України, які володіють інформацією про фізико-хімічні властивості питних вод конкретного регіону). Водні розчини, приготовані з використанням сольової композиції, що заявляється, належать до сульфатно-хлоридної групи вод і є штучно мінералізованими водами питного призначення сульфатно-хлоридно-кальцій-магній-натрієвого складу, прісними по солевмісту зі ступенем мінералізації від 183,06 мг/л до 351,57 мг/л і з жорсткістю від 2,80 мг-екв/л до 4,84 мг-екв/л. Відомо, що сульфатні води благотворно впливають на роботу шлунково-кишкового тракту. З солевмістом від 200 мг/л до 500 мг/л вони можуть бути рекомендовані для щоденного вживання в чистому вигляді і приготування їжі без обмежень. Приготування описаної сольової композиції може бути здійснено декількома варіантами: І - у вигляді суміші солей, кожна з яких - кристалічний порошок; II - у вигляді насичених або концентрованих водних розчинів. Як компоненти сольової композиції використовували хімічно чисті сульфати магнію, кальцію і цинку, хімічно чистий йодид калію і морську сіль харчову, придбану через торговельну мережу. Дані речовини є сипучими матеріалами, постачаються виробником в герметичній тарі із зазначенням технічних умов на виготовлення та терміну придатності. Торгова марка морської солі: "Премія", виробник - ТОВ "Прайм-П", Україна. Технічні умови на виготовлення - ТУУ 14.4-341612-67-001: 2007. Вміст макро- і мікроелементів в 100 г морської солі марки "Премія" наступний, мг: К - 312,5; Mg-15,2; Са - 170,5; Мn-5,1; Сu-2,6, Fe-2,1; Zn-5,2; Йод природний - менше 0,05; Na-38826,5; Сl60174,1. Як розчинник компонентів сольової композиції використовували пермеат - доочищену на установці зворотного осмосу водопровідну воду. Вміст домішок в пермеаті становив 17 мг/л. Приклад 1. Приготували сольову композицію для мінералізації у вигляді суміші кристалічних порошків в наступному порядку. Шляхом зважування приготували набір солей у вигляді кристалічних порошків, наступної кількості, мас. % (мг): сульфат магнію (MgSO4) 68,0 (199,2) сульфат кальцію (CaSO4) 9,21 (27,0) сульфат цинку (ZnSO4) 0,68 (2,0) йодид калію (KJ) 0,02 (0,06) сіль морська харчова марки 22,09 (64,73) "Премія" Порошки в зазначеній кількості висипали в ємність і ретельно перемішували (порядок змішування солей у вигляді порошків не має значення). Підготовлену таким чином суміш солей у вигляді порошків упакували в поліетиленовий мішечок. Приклади 1…12 пояснюють якісний і кількісний склад сольових композицій, приготованих у вигляді кристалічних порошків солей, що входять до складу композиції. Дані вказані в таблиці 1. 3 UA 114335 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Всі процедури, пов'язані з приготуванням порошкоподібної сольової композиції згідно із вказаними прикладами, здійснювали на стандартному обладнанні та за існуючими технологіями (лабораторні ваги, змішувачі-гомогенізатори, обладнання для фасування сипучих матеріалів, тара та супутні матеріали). Використовуючи лабораторні ваги ВЛТ-200, лабораторний посуд з хімічно стійкого скла та інші приналежності з вихідної сировини були виготовлені і розфасовані дослідні зразки чотирьох варіантів сольової композиції по 50 грамів кожен. Порошки розфасовані в паперові пакети (з кальки) і поміщені в скляний вакуумований посуд. Для зручності приготування мінералізованої води, в кожному пакеті було насипано таку кількість солей, скільки необхідно їх для мінералізації 10 л знесоленої води. Зокрема, за І варіантом в пакеті поміщено 2,073 г, за II варіантом - 2,473 г, за III варіантом 2,873 г, і за IV варіантом - 3,273 г. Сольова композиція у вигляді кристалічного порошку була використана для приготування дослідних зразків питної мінералізованої води. З цією метою в скляну ємність об'ємом 10 л і наповнену знесоленою водою висипали порошок в необхідному для цієї мети кількості і ретельно перемішували скляною лопаткою. Вивчалися органолептичні властивості водних розчинів, приготованих з використанням кристалічних порошків солей як мінералізаторів знесоленої води, згідно з даними, наведеними у таблиці 1. Розчини прозорі на колір, без характерних присмаків, приємні на смак. Зміна в солоності дослідних зразків води, приготованих за допомогою кристалічних порошків солей, зазначених у прикладах 1…12, відчутна, але лише незначно. Приготували композицію за варіантом 2 (див. Приклад 1, таблиця 2). Для приготування водного розчину композиції, що заявляється, взяли 1 л пермеату, в якому розчинили при кімнатній температурі наступні солі, мг: йодид калію (KJ) 0,065 сульфат цинку (ZnSO4) 2,3 сульфат кальцію (CaSO4) 34,0 сіль морська харчова марки 66,0 "Премія" сульфат магнію (MgSO4) 170,0 Порядок розчинення солей не має значення. Приклади 2…21 пояснюють якісний і кількісний склад сольових композицій, приготованих у вигляді водних розчинів. Дані вказані в таблиці 2. Вивчалися органолептичні властивості водних розчинів, приготованих з використанням насичених водних розчинів як мінералізаторів знесоленої води, згідно з прикладами, не введеними у таблиці 2. Розчини прозорі на колір, без характерних присмаків, приємні на смак. Зміна в солоності дослідних зразків води, приготованих за допомогою водних розчинів солей, зазначених у прикладах 1…21, відчутна, але лише незначно. Вивчення властивостей водних розчинів показало їх відповідність питним водам і їх ідентичність з водами, приготованими із застосуванням сольової композиції у вигляді насиченого водного розчину. Методика приготування сольової композиції у вигляді фасованого кристалічного порошку є більш технологічною, з невеликими матеріальними витратами на фасування і зберігання. Водні розчини, приготовані на основі описаної сольової композиції, є прісними водами питного призначення і можуть бути рекомендовані для практичного використання. 4 UA 114335 C2 Таблиця 1 Якісний і кількісний склад сольової композиції у вигляді суміші порошків, мас. % №№ прикладів 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Сульфат магнію Сульфат Сульфат цинку (MgSO4) кальцію (CaSO4) (ZnSO4) 68,0 9,21 0,68 68,0 11,7 0,8 50,06 14,8 1,1 49,0 14,18 0,8 58,5 13,2 0,9 57,26 14,18 0,8 55,0 13,2 1,1 62,0 11,1 0,9 65,0 12,0 1,1 67,5 12,07 0,9 60,08 14,8 1,1 51,16 13,0 0,8 Йодид калію (KJ) 0,02 0,02 0,04 0,02 0,03 0,02 0,03 0,04 0,04 0,03 0,02 0,04 Сіль морська харчова 22,09 19,48 34,0 36,0 27,37 27,74 30,67 25,96 21,86 19,5 24,0 35,0 Таблиця 2 Якісний і кількісний склад сольової композиції у вигляді водного розчину (мг/л знесоленої води) №№ прикладів 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Сульфат магнію (MgSO4) 170,0 90,0 240,0 130 160,0 170,0 200,0 210,0 120,0 90,0 120,0 130,0 170,0 200,0 210,0 240,0 90,0 120,0 130,0 200,0 210,0 Сульфат кальцію (CaSO4) 34,0 27,0 41,0 34,0 34,0 34,0 34,0 34,0 34,0 34,0 27,0 27,0 27,0 27,0 27,0 27,0 41,0 41,0 41,0 41,0 41,0 Сульфат цинку (ZnSO4) 2,3 2,0 2,5 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Йодид калію Сіль морська (KJ) харчова 0,065 0,06 0,07 0,065 0,065 0,065 0,065 0,065 0,065 0,065 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 66,0 64,0 68,0 66,0 66,0 66,0 66,0 66,0 66,0 66,0 64,0 64,0 64,0 64,0 64,0 64,0 68,0 68,0 68,0 68,0 68,0 Сумарна кількість солей 272,365 183,06 351,57 232,365 262,365 206,365 302,365 312,365 222,365 192,365 213,06 223,06 263,06 293,06 303,06 333,06 201,57 211,57 241,57 311,57 321,57 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 1. Сольова композиція для мінералізації знесоленої води у вигляді суміші, що містить порошкоподібні сульфат магнію, сульфат цинку, йодид калію і сіль кальцію, яка відрізняється тим, що вона додатково містить сіль морську харчову, а як сіль кальцію містить сульфат кальцію, за наступним співвідношенням вказаних компонентів, мас. %: сульфат магнію 49,16-68,0 сульфат кальцію 11,7-14,75 сульфат цинку 0,71-1,092 йодид калію 0,02-0,033 5 UA 114335 C2 сіль морська харчова 19,48-34,96. 2. Сольова композиція для мінералізації знесоленої води у вигляді водного розчину, що містить сульфат магнію, сульфат цинку, йодид калію і сіль кальцію, яка відрізняється тим, що вона додатково містить сіль морську харчову, а як сіль кальцію містить сульфат кальцію, за наступним співвідношенням вказаних компонентів, мг/л знесоленої води:сульфат магнію 90,0-240,0 сульфат кальцію 27,0-41,0 сульфат цинку 2,0-2,5 йодид калію 0,06-0,07 сіль морська харчова 64,0-68,0. 5 Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6